據(jù)美國近日報道，由第14族元素構(gòu)成的二維材料(石墨烯的“表親”)近年來引起極大關(guān)注，因為它們具有成為拓?fù)浣^緣體的潛力。近日，日本科學(xué)家首次讓純理論性的鉛基二維蜂窩狀材料鉛烯(plumbene)成為現(xiàn)實。

鉛烯引人矚目的原因在于：鉛的電子軌道結(jié)構(gòu)及因而產(chǎn)生的最大能帶隙，使它具有最大的自旋軌道相互作用，這有可能使它成為一種堅固耐用的二維拓?fù)浣^緣體。在這種絕緣體中，量子自旋霍爾效應(yīng)甚至有可能在高于室溫的環(huán)境下發(fā)生。因此，找到一種可靠且成本低廉的方法合成鉛烯一直是材料科學(xué)研究的重要目標(biāo)。

在最新研究中，由名古屋大學(xué)牽頭的研究團(tuán)隊，通過在鈀上對超薄鉛膜進(jìn)行退火處理，制造出了鉛烯，由此形成的平面材料具有二維單層的標(biāo)志性蜂窩結(jié)構(gòu)。

令他們驚訝的是，在鉛烯下面形成了一種具有氣泡結(jié)構(gòu)的鈀鉛合金薄膜，類似于“威爾—費倫”結(jié)構(gòu)(它把空間分割成體積相等的單元，讓它們之間接觸面的表面積之和達(dá)到最小)。2008年，北京奧運會比賽場館國家游泳中心“水立方”的設(shè)計靈感就來源于“威爾—費倫”結(jié)構(gòu)。

研究小組帶頭人柚原淳司表示，北京“水立方”和“威爾—費倫”結(jié)構(gòu)并非建筑師與材料科學(xué)家相互啟發(fā)的第一個例子。他說：“1967年，建筑師巴克敏斯特·富勒為蒙特利爾世界博覽會設(shè)計了測地線球體，后來碳60以他的名字被命名為‘巴克敏斯特·富勒烯’。我們可以期待，2020年東京奧運會、2024年巴黎奧運會、2020年迪拜世博會、2023年布宜諾斯艾利斯世博會、2025年大阪世博會等活動的場館都有可能表現(xiàn)未來的新材料而引起世人矚目。